馮如意

摘要：文章介紹了一種專門針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔半精鏜、精鏜加工的高檔數(shù)控機(jī)床。該機(jī)床是由沈陽機(jī)床成套設(shè)備有限責(zé)任公司承制該課題而研發(fā)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床，形成擁有自主產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝和一條年產(chǎn)量60萬件以上連桿加工生產(chǎn)線，滿足汽油發(fā)動(dòng)機(jī)15萬臺(tái)以上的配套能力，并實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；裂解式連桿；大小頭孔；精鏜加工工藝；數(shù)控機(jī)床 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH16 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.010

1 機(jī)床結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床，該機(jī)床基本系統(tǒng)由電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、排屑及冷卻過濾系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)、刀庫(kù)系統(tǒng)組成，其特征在于整體機(jī)床采用三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)。X軸傳動(dòng)、Y軸傳動(dòng)、Z軸傳動(dòng)分別由主軸箱、立柱、托板、主床身實(shí)現(xiàn)，加上控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、排屑及冷卻過濾系統(tǒng)構(gòu)成一臺(tái)專用數(shù)控機(jī)床，其總體平布布局如圖1所示：

發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床包含X軸、Y軸、Z軸、A軸以及TM軸（刀庫(kù)伺服運(yùn)轉(zhuǎn)）五個(gè)數(shù)控軸（如圖2所示）。

X軸平行于地面并與Y軸和Z軸垂直，X軸是使立柱移動(dòng)的數(shù)控直線軸，以實(shí)現(xiàn)工件左右方向不同位置的加工，Y軸垂直于地面并垂直于Z軸和X軸，Y軸是使主軸箱上下移動(dòng)的數(shù)控直線軸，以實(shí)現(xiàn)工件上下不同位置的加工，Z軸平行于地面并與X軸和Y軸垂直，Z軸是使托板移動(dòng)的數(shù)控直線軸，以實(shí)現(xiàn)工件前后方向不同位置的加工，A軸為數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，其回轉(zhuǎn)軸線平行于X軸，使工件沿平行于X軸方向回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)工件不同角度的加工，夾具系統(tǒng)固定在平行于地面的A軸上，繞A軸旋轉(zhuǎn)，A軸分度夾具是X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控軸的方位參照基準(zhǔn)軸。主軸箱包含兩個(gè)互相平行的電主軸，它們被安裝在主軸箱上同時(shí)運(yùn)動(dòng)，可以同時(shí)加工兩個(gè)工件。夾具固定在A軸上，夾具系統(tǒng)分兩個(gè)工位：加工位和裝載位，每個(gè)工位可同時(shí)安裝兩個(gè)工件。

該機(jī)床將高精度A軸分度夾具與機(jī)床三坐標(biāo)結(jié)構(gòu)通過一套電氣控制、液壓、排屑及冷卻過濾系統(tǒng)、刀庫(kù)系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)組合為一體，可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾，同時(shí)完成兩個(gè)工件的徑向和軸向不同角度和位置的鉆削和鏜銑加工。

2 機(jī)床的工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床（如圖1和圖2所示）包括操作面板1、外防護(hù)2、主機(jī)3、電氣控制系統(tǒng)4、冷卻過濾系統(tǒng)5、主軸冷卻機(jī)6、排屑系統(tǒng)7、油冷機(jī)8及液壓系統(tǒng)9，從圖中的機(jī)床坐標(biāo)軸側(cè)圖可見主機(jī)由主床身10、X軸滑鞍11、立柱12、主軸箱13、主軸14、刀庫(kù)15、刀庫(kù)支架16、A軸轉(zhuǎn)臺(tái)17、轉(zhuǎn)臺(tái)尾座18、A軸基座19、夾具系統(tǒng)組成。三坐標(biāo)單元包括主床身10、X軸滑鞍11、立柱12、主軸箱13、主軸14。夾具所固定的A軸系統(tǒng)包括A軸轉(zhuǎn)臺(tái)17、轉(zhuǎn)臺(tái)尾座18、A軸基座19。由圖2可見三坐標(biāo)單元與A軸系統(tǒng)之間的關(guān)系，三坐標(biāo)單元由其特征在于主床身10、X軸滑鞍11、立柱12、主軸箱13、主軸14組成；TM軸為刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)伺服軸獨(dú)立安裝在床身之上，可以極大地利用機(jī)床空間布局；A軸系統(tǒng)包由其特征在于A軸轉(zhuǎn)臺(tái)17、轉(zhuǎn)臺(tái)尾座18、A軸基座19組成；三坐標(biāo)單元與A軸系統(tǒng)是各自獨(dú)立的裝置，三坐標(biāo)單元位于A軸系統(tǒng)的正后面，三坐標(biāo)單元加上A軸系統(tǒng)，再加上刀庫(kù)、刀庫(kù)支架、夾具系統(tǒng)，通過一套電氣控制系統(tǒng)4、操作面板1、外防護(hù)2、冷卻過濾系統(tǒng)5、主軸冷卻機(jī)6、排屑系統(tǒng)7、油冷機(jī)8及液壓系統(tǒng)9，見圖1和圖2，將所有裝置構(gòu)成一臺(tái)完整的專用數(shù)控機(jī)床；發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床，有X軸、Y軸、Z軸、A軸四個(gè)數(shù)控軸，平行于地面的A軸系統(tǒng)是X軸、Y軸、Z軸三個(gè)數(shù)控軸的方位參照基準(zhǔn)軸。

Z軸與地面保持水平、沿刀具軸線方向移動(dòng)的數(shù)控直線軸，其中Z軸主要完成鉆削和銑削的進(jìn)給。X軸平行于地面并與Y軸和Z軸垂直，X軸是使三坐標(biāo)單元沿床身寬度方向移動(dòng)的數(shù)控直線軸，以實(shí)現(xiàn)對(duì)A軸夾具上工件不同位置的加工。Y軸垂直于地面并垂直于Z軸和X軸，Y軸是使Z軸上下移動(dòng)的數(shù)控直線軸，以實(shí)現(xiàn)工件上下不同位置的加工。A軸為數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，其回轉(zhuǎn)軸線平行于X軸，以實(shí)現(xiàn)雙工位工件的加工。

液壓系統(tǒng)、排屑及冷卻過濾系統(tǒng)按機(jī)床行業(yè)常規(guī)技術(shù)要求配置，通過管路連接到達(dá)各執(zhí)行元件。

電氣控制系統(tǒng)主要采用數(shù)字控制系統(tǒng)用于各加工軸的位置控制，液壓系統(tǒng)主要用于各旋轉(zhuǎn)數(shù)控軸的到位鎖緊，排屑及冷卻過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足深孔加工刀具的使用要求。

機(jī)床共有軸向及徑向2個(gè)加工單元，2個(gè)動(dòng)力主軸，5個(gè)伺服軸，M代碼控制油缸電磁換向閥的電磁鐵，實(shí)現(xiàn)油缸運(yùn)動(dòng)，G代碼為系統(tǒng)基本功能指令，控制伺服電機(jī)及X、Y、Z、A軸伺服電機(jī)和動(dòng)力主軸電機(jī)，控制伺服軸移動(dòng)與差補(bǔ)。

3 連桿精鏜加工工藝

以被加工零件A150連桿為例，其加工精度要求

如下：

加工后精度是：加工工件大孔直徑公差-0.016mm/0mm；小孔公差+0.008mm/+0.015mm，大頭孔圓柱度≤0.007mm，小頭孔圓柱度≤0.005mm；大小孔中心距公差<±0.02mm；小頭孔中心線對(duì)大頭孔中心線的平行度≤Φ0.02mm；大孔對(duì)端面垂直度≤Φ0.02。

生產(chǎn)線能力Cmk值≥1.67；設(shè)備利用率≥85%。

該機(jī)床對(duì)A150連桿大頭孔半精鏜、精鏜采用復(fù)合刀形式進(jìn)行加工，一次成型保證加工精度，機(jī)床對(duì)工件的加工精度已經(jīng)通過國(guó)家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的鑒定完全符合用戶要求，同時(shí)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床（SUC200H2）的優(yōu)勢(shì)及市場(chǎng)展望

該機(jī)床對(duì)孔系零件的加工具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其對(duì)稱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)使機(jī)床多主軸的布置變得更為合理，同時(shí)機(jī)床的加工區(qū)與上料區(qū)互補(bǔ)干涉以及加工零件時(shí)采用復(fù)合刀具，可以極大地縮短零件的加工節(jié)拍，提高加工

效率。

近年來我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展十分迅猛，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的加工逐漸成為我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展的瓶頸，發(fā)動(dòng)機(jī)裂解式連桿大小頭孔精加工數(shù)控機(jī)床是將數(shù)控技術(shù)、智能技術(shù)、可靠性設(shè)計(jì)等結(jié)合起來研發(fā)的一種新型高檔數(shù)控機(jī)床，可以極大地提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件連桿的大、小頭孔精加工的效率，對(duì)于提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重大意義。同時(shí)我們也可以在該高檔數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上通過可靠性設(shè)計(jì)研發(fā)三主軸及四主軸結(jié)構(gòu)的高速臥式加工中心數(shù)控機(jī)床，提高產(chǎn)品的檔次和技術(shù)含量，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)空白。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）